馬 偉（陜西咸陽(yáng)化學(xué)工業(yè)有限公司甲醇中心，陜西咸陽(yáng) 712000）

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耐硫變換裝置工藝優(yōu)化的研究及應(yīng)用

馬 偉
（陜西咸陽(yáng)化學(xué)工業(yè)有限公司甲醇中心，陜西咸陽(yáng) 712000）

摘 要：介紹耐硫變換工藝在陜西咸陽(yáng)化學(xué)工業(yè)有限公司年產(chǎn)600kt甲醇工藝中運(yùn)用出現(xiàn)的問題，通過技術(shù)改造，縮短了變換裝置節(jié)氣時(shí)間，延長(zhǎng)了催化劑的使用壽命，同時(shí)避免了變換爐垮溫、超溫的現(xiàn)象，攻克了蒸汽過熱器封頭頻繁泄漏的問題。

關(guān)鍵詞：耐硫變換；技術(shù)改造；催化劑；總結(jié)

陜西咸陽(yáng)化學(xué)工業(yè)有限公司年產(chǎn)600kt甲醇合成工藝以煤為原料，采用多元料漿氣化制取粗原料氣，經(jīng)過耐硫變換、低溫甲醇洗氣體凈化制備合格的合成氣，再經(jīng)過甲醇合成、精餾生產(chǎn)甲醇產(chǎn)品。其中耐硫變換工段選用了齊魯石化研究院生產(chǎn)的QCS-01型寬溫耐硫變換催化劑，將高濃度CO進(jìn)行部分變換，從而滿足合成工段生成甲醇所需的H/C。因此，變換工段在整個(gè)甲醇生產(chǎn)系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，其穩(wěn)定運(yùn)行，是提高甲醇產(chǎn)量和降低原料氣消耗的重要保證。本文介紹裝置運(yùn)行五年來(lái)遇到的問題以及處理方法。

1 變換裝置工藝流程簡(jiǎn)述

來(lái)自氣化工段的粗煤氣（230℃左右，汽氣比約1.2）經(jīng)1#氣液分離器分離掉氣體中夾帶的水分后，約52%的粗煤氣進(jìn)入粗煤氣預(yù)熱器，與被蒸汽過熱器預(yù)冷的變換氣進(jìn)行熱量交換。變換爐熱點(diǎn)溫度控制在450℃，出變換爐的溫度為450℃的變換氣，經(jīng)蒸汽過熱器將S25飽和蒸汽由230℃過熱至380℃后并入到S25過熱蒸汽管網(wǎng)內(nèi)。變換氣溫度降至360℃，再經(jīng)原料氣預(yù)熱器將氣化來(lái)的粗煤氣由240℃預(yù)熱至300℃，變換氣溫度降至325℃，與未參加變換反應(yīng)的粗煤氣混合后一起進(jìn)入1#低壓蒸汽發(fā)生器，副產(chǎn)1.3MPa低壓蒸汽，變換氣溫度降為220℃，經(jīng)2#氣液分離器分離出冷凝液后，進(jìn)入2#低壓蒸汽發(fā)生器副產(chǎn)0.7MPa低壓蒸汽，變換氣溫度降為190℃，經(jīng)3#氣液分離器分離掉工藝?yán)淠汉?，進(jìn)入3#低壓蒸汽發(fā)生器，副產(chǎn)0.35MPa低壓蒸汽，溫度進(jìn)一步降低至170℃，經(jīng)5#氣液分離器分離掉工藝?yán)淠?，進(jìn)入蒸汽凝液預(yù)熱器，將從熱回收工段來(lái)的95℃透平凝液預(yù)熱至140℃，變換氣溫度降至136℃；再經(jīng)6#氣液分離器分離掉工藝?yán)淠海M(jìn)入2#脫鹽水預(yù)熱器預(yù)熱來(lái)自1#脫鹽水預(yù)熱器的脫鹽水，溫度降至65℃，最后在水冷器用循環(huán)冷卻水冷卻至35℃左右，在4＃氣液分離器頂部用冷密封水洗去NH3，分離掉工藝?yán)淠汉笞儞Q氣送入低溫甲醇洗工段。

2 變換裝置運(yùn)行中遇到的問題

我公司耐硫變換裝置在運(yùn)行中遇到很多設(shè)計(jì)缺陷，經(jīng)過多次技改，才使得裝置可以穩(wěn)定運(yùn)行。

1）S25飽和蒸汽過量，導(dǎo)致E1502工藝側(cè)出口溫度偏低，影響變換爐入口溫度的調(diào)節(jié)。

合成裝置送來(lái)的S25飽和蒸汽全部進(jìn)入E1502之后，E1502工藝側(cè)溫度過低，導(dǎo)致變換爐入口溫度偏低，我們只能投用E1511開工加熱器，來(lái)提高入口溫度。這不僅操作復(fù)雜，還浪費(fèi)蒸汽。

2）變換爐入口溫度調(diào)節(jié)單一，不易調(diào)節(jié)入口溫度以及工況波動(dòng)時(shí)易造成飛溫。

如圖1所示，變換爐入口溫度的調(diào)節(jié)單一，主要靠調(diào)節(jié)閥TV15002調(diào)節(jié)，但TV15002管線為DN450，相對(duì)DN600的主管線來(lái)說較細(xì)，而主線上的調(diào)節(jié)閥XV15002為兩位閥，不能起到調(diào)節(jié)溫度的作用，尤其是催化劑初期要求入口溫度較低時(shí)，很難實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)，多次造成變換爐飛溫。

3）變換爐接氣時(shí)容易造催化劑帶水

如圖1所示，變換爐入口無(wú)放空管線，在開車接氣過程中，暖管只能暖到E1501管程前，E1501及其至變換爐入口管線無(wú)法暖管，導(dǎo)致部分水分帶入變換爐，尤其是在短停情況下，不投用開工加熱器，對(duì)催化劑的損傷較大。

4）E1502并S25飽和蒸汽時(shí)稍有不當(dāng)就會(huì)造成封頭泄漏

甲醇合成工段均壓接氣的過程，也就是變換工段蒸汽過熱器并S25飽和蒸汽的操作過程。在實(shí)際操作中合成汽包壓力調(diào)節(jié)閥和變換并汽操作閥操作同步進(jìn)行，由于存在汽包放空壓力調(diào)節(jié)閥過量不穩(wěn)定和并汽操作較難同步等因素的同時(shí)影響，增加并氣操作的難度，稍有不當(dāng)就會(huì)造成蒸汽過熱器封頭泄漏。泄漏之后變換只能降壓或者切氣處理，2012至2013年兩年時(shí)間就泄漏8次，這不僅造成了經(jīng)濟(jì)損失，也成為裝置穩(wěn)定運(yùn)行的一個(gè)瓶頸。

圖1 耐硫變換裝置簡(jiǎn)圖

①1#氣液分離器V1501；②粗煤氣預(yù)熱器E1501；③蒸汽過熱器E1502；④變換爐R1501；⑤開工加熱器E1511；⑥1#低壓蒸汽發(fā)生器；⑦2#氣液分離器V1502；⑧2#低壓蒸汽發(fā)生器；⑨3#氣液分離器V1503；⑩3#低壓蒸汽發(fā)生器；□5#氣液分離器V1505；□蒸汽凝液預(yù)熱器；□6#氣液分離器V1506；□2#脫鹽水預(yù)熱器；□水冷器E1509；□4#氣液分離器V1504

3 改造措施

1）在入E1502 S25飽和蒸汽手閥前引一條DN250的管線至S13管網(wǎng)，減少進(jìn)E1502的蒸汽量，確保工藝側(cè)出口溫度。

為了避免E1502工藝側(cè)出口溫度過低，如圖2所示，我們?cè)谌隕1502 S25飽和蒸汽手閥前引一條DN250的管線至S13管網(wǎng)，并設(shè)有減壓閥PV15010，閥前測(cè)壓點(diǎn)及前后手閥。這樣我們可以將一部分S25飽和蒸汽減至S13管網(wǎng)，可以確保變換爐入口溫度的有效調(diào)節(jié)。另外，在冬季采暖期，我們將PV15010投自調(diào)穩(wěn)定S25管網(wǎng)的壓力，將PV15008設(shè)定值略高于管網(wǎng)壓力，這樣一來(lái)，既可以保證S25過熱蒸汽不放空節(jié)約蒸汽，又可以穩(wěn)定S25蒸汽壓力，達(dá)到了降本增效的目的。

2）將變換爐入口兩位調(diào)節(jié)閥閥XV15002改為HV15002手動(dòng)調(diào)節(jié)閥，可以靈活地調(diào)節(jié)變換爐入口溫度。

為了避免更好的調(diào)節(jié)變換爐入口溫度，如圖2所示，我們將E1501管程兩位調(diào)節(jié)閥改為手動(dòng)調(diào)節(jié)閥，這樣我們可以通過主副線的配合調(diào)整到變換爐入口所需的溫度。這對(duì)穩(wěn)定生產(chǎn)，降低消耗起了積極的作用；同時(shí)極大地提高了變換裝置的安全性及抗風(fēng)險(xiǎn)能力，特別在生產(chǎn)不穩(wěn)定或者工況波動(dòng)幅度較大的情況下，能及時(shí)大幅度調(diào)整，避免飛溫現(xiàn)象的發(fā)生。

3）在變換爐入口前增加DN150的放空管線，避免接氣時(shí)變換爐帶水。

為了避免變換催化劑在接氣過程中帶水，接氣前就必須對(duì)系統(tǒng)管線設(shè)備進(jìn)行充分預(yù)熱暖管。如圖2所示，我們?cè)谧儞Q爐入口手閥前增加了DN150的放空管線，這樣在開車過程中可以一直暖管至爐前，可以有效避免了因暖管不充分而造成催化劑帶水，延長(zhǎng)了催化劑的使用壽命。

4）在PV15010后切前引一條DN250的管線至PV15008后放空管線，這樣可以有效避免E1502并S25飽和蒸汽時(shí)封頭泄漏。

為了避免E1502并S25飽和蒸汽時(shí)封頭頻繁泄漏，如圖2所示，我們?cè)赑V15010后切前引一條DN250的管線至PV15008后放空管線，并設(shè)有手閥。合成工段送蒸汽氣前先關(guān)閉進(jìn)E1502的S25飽和蒸汽手閥，同時(shí)關(guān)閉PV15010后切閥，打開放空手閥，這樣將合成工段送過來(lái)的飽和蒸汽先通過PV15010放空，等待甲醇合成工段飽和蒸汽量穩(wěn)定時(shí)再將飽和蒸汽緩慢并入E1502。這樣就可以將汽包放空和廢鍋并汽操作分開，從而降低操作難度。通過近十幾次開車實(shí)踐，此項(xiàng)技改確保了E1502平穩(wěn)并汽，徹底消除了E1502封頭頻繁泄漏工藝氣的隱患，為今后裝置的長(zhǎng)滿優(yōu)運(yùn)行奠定了良好的基礎(chǔ)。①1#氣液分離器V1501；②粗煤氣預(yù)熱器E1501；③蒸汽過熱器E1502；④變換爐R1501 ⑤開工加熱器E1511；⑥1#低壓蒸汽發(fā)生器；⑦2#氣液分離器V1502；⑧2#低壓蒸汽發(fā)生器；⑨3#氣液分離器V1503；⑩3#低壓蒸汽發(fā)生器；□5#氣液分離器V1505；□蒸汽凝液預(yù)熱器；□6#氣液分離器V1506；□2#脫鹽水預(yù)熱器；□水冷器E1509；□4#氣液分離器V1504

圖2 改造后耐硫變換裝置簡(jiǎn)圖

4 結(jié)束語(yǔ)

通過以上措施的改造，在運(yùn)行中取得了良好的效果。變換爐入口溫度可以靈活地調(diào)節(jié)，催化劑帶水、蒸汽過熱器頻繁泄漏問題得到了有效地解決。同時(shí)，為變換裝置的安穩(wěn)長(zhǎng)滿優(yōu)運(yùn)行提供了有力地保障。

Research and Application of Process Optimization for Sulfur Tolerant Shift Device

Ma Wei

Abstract：This paper introduces the use of sulfur tolerant shift process problems in 600kt methanol Shaanxi Xianyang Chemical Industry Co.Ltd.production process，through technical transformation，shorten the converter solar term time，prolong the service life of the catalyst，while avoiding the collapse temperature transform furnace and over temperature phenomenon，overcome the frequent leakage problem of steam superheater header.

Key words：sulfur tolerant shift；technical transformation；catalyst；summary

中圖分類號(hào)：TQ546.5

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1003–6490（2016）02–0012–02

收稿日期：2016–02–10

作者簡(jiǎn)介：馬偉（1986—），男，陜西咸陽(yáng)人，助理工程師，主要從事化工工藝研究工作。